边坡降雨入渗分析对于降雨型滑坡加固设计、治理和风险防控至关重要。经典的Green-Ampt模型参数虽然具有明确的物理意义，计算便捷，但是忽略了入渗区客观存在的过渡层，并且不能有效分析考虑土体渗透系数空间变异性的多层非均质边坡降雨入渗问题。本文提出了一种适用于多层非均质边坡降雨入渗分析的改进Green-Ampt模型，考虑了降雨入渗的椭圆形过渡层，推导了不同降雨历时下边坡含水率分布情况。同时，以无限长边坡模型为例，通过4种常见的边坡工况验证了该模型的有效性，并进行了降雨入渗条件下非均质边坡稳定性分析。结果表明：对于设定的四种工况，提出的改进Green-Ampt模型计算的边坡体积含水率分布、安全系数和滑动面深度与Richards方程数值解吻合，而基于修正Green-Ampt模型计算的边坡体积含水率和滑动面分布存在偏差，边坡安全系数偏小。此外，基于提出的改进Green-Ampt模型能够准确识别最危险滑动面位置。本文研究成果可为多层非均质边坡降雨入渗分析及降雨型滑坡加固设计及风险防控提供理论参考。